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 Application import STEP 27/11/2020 
 
Interface  Scripts Tcl 
Postprocesseur  Quickfield  Magnétostatique 
Thermique  Mécanique  Electronique 
Electrical  Modèles  Electrostatique 
Multiphysique  TkFab 
 

( Ci-dessous , Bleu : information sans cliquer. Vert : lien interne. Orchid : lien externe. )


Introduction

Les fonctionalités du système étudié sont bien résumé dans l'image ci-contre (image issue de la page REDCUBE Terminals - 4power! ). Les spécifications, caractéristiques sont téléchargeable sur la page WP-PLUG REDCUBE Direct Plug Terminal, en particulier le fichier STEP de la référence 7464100.
On utilise successivement les modules 3D DC Conduction et 3D Static Heat Transfer pour évaluer les pertes Joules puis les températures atteintes.
easy connect plug for power system

Image WŁrth Elektonik


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Import STEP et définition du modèle
  1. Après avoir créé un nouveau problème avec le module 3D DC Conduction avec comme unité le mm. le fichier STEP disponible est importé en vérifiant que le paramètre "Background Region" ait bien la valeur "No" (Figure 1). Le courant reste à l'intérieur du conducteur et les échanges thermiques se font à sa surface, un volume extérieur est donc inutile.

  2. Le conducteur est sélectionné puis nommé pour définir sa résistivité. On prend celle du cuivre. Les autres éléments sont cachés lorsqu'on sélectionne "Hide All but This".

  3. Le contact intérieur est sélectionné (Figure 2). Sa surface est de 188.496 mm² ce qui permet ce déterminer la densité surfacique du courant entrant par cette surface : 120/188.496e-6. Cette surface est nommée "In" puis l'expression précédente est rentrée dans "Normal Current Density".

  4. Pour définir complètement le modèle, les surfaces de contact sont définies (Figure 3) et nommées "0V". On donne à ce "Label" une tension de 0 V.
Instructions to import STEP file Figure 1

Surface selection in a multi-body STEP file

Figure 2

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Calculs des pertes Joules et de l'échauffement @ 120 A
  1. Après un calcul de quelques secondes, on obtient le résultat avec l'aide de l'outil "integral calculator" (Figure 3) : 0.0252052 W. Sur le même panneau le volume du conducteur est calculé : 9.61297e-7 m³.

  2. Un modèle thermique est créé par une copie du premier : "red_cube_wurth_elektronik_heat.pbm". Les échanges termiques sont définis sur deux surfaces :
    • "contact" : lieu de liaison du raccord enfichable avec le "red cube" où les échanges thermiques sont maximaux avec h = 100 W/K•m² et T = 20°C.
    • "ext" : surface "rec cube"/air où les échanges thermiques sont minimaux avec h = 2 W/K•m² et T = 20°C.
    Puis la définition de l'élément "conducteur" est complétée par une densité volumique de puissance de 0.0252052/9.61297e-7 (W/m³)

  3. Le calcul est également très rapide et on obtient le résultat ci-contre

Joules losses value

Figure 3

Results - temperature field - coloured surface

Average temperature of the volume

Figure 4

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Calculs des pertes Joules et de l'échauffement @ 500 A
  1. Pour le calcul à 500 A, il est inutile de recalculer les pertes Joules, il suffit d'appliquer à la densité volumique de puissance le coefficient (500/120)². Celle-ci devient donc (500/120)²•(0.0252052/9.61297e-7) W/m³.

  2. Le calcul est rapide et on obtient le résultat ci-contre

  3. On obtient donc une augmentation d'environ 20°C, ce qui est acceptable. Cependant ceci ne concerne que le conducteur principal et non pas les contacts Red Cube/Circuit imprimé.
    Cette étude peut Ítre facilement réalisée en extrusion.

    • Note :

    Avec la température, la résistivité du cuivre augmente, ce qui dans le cas d'une source de courant serait à prendre en compte mais c'est un cas relativement rare. Seul la définition du système complet (source, câbles, charge) permet de décider de l'utilisation de la relation entre résistivité et température.

Results - temperature field - coloured surfaces

Average temperature of the volume

Figure 5

Courant (A) Température moyenne (°C)
120 21.3
500 42.2

Figure 6

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Fichiers et conclusion
  • Notes : Les résultats peuvent Ítre visualisés avec la version gratuite de QuickField™ .Le fichier CAO au format STEP n'est pas inclus, mais est disponible sur la page donnée par le lien en haut de page. Les résultats en thermique sont donnés pour 500 A.


  • Téléchargement :

Conclusion

Une augmentation de 20°C est admissible dans la plupart des cas, cependant dans le cas d'un environnement sévère (vibrations + température), il faudra analyser les contacts fiche/plot et plot/circuit imprimé, puisqu'ils ont éte ici idéalisés.

 

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